假如有人发现能量不完全守恒会怎么样?

菰單莪的亼

这个问题其实已经在某种程度上存在了!因为广义相对论允许物质的总能量不守恒!至于为什么我在下面会回答!

能量守恒定律

能量守恒定律可以说是被广为人知的物理定律之一!基本可以认为它是物理世界的最重要的基石之一!在整个经典物理学中,我们学过三大守恒定律!能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律。

其中能量守恒定律体现了时间平移不变性、动量守恒定律体现了空间平移不变性、角动量守恒体现了空间各向同性!这三大定律完全表达了经典物理的绝对时空观!


👆焦耳👆

在能量守恒定律的提出过程中其实是存在很多争议的,最早是在1840年左右德国物理学家迈尔提出的。(最开始是个医生.....)但是他的想法不被人接受,甚至人们认为他得了精神病。随后这场争议变的变的越来越激烈,焦耳(能量的单位就是以他命名)和汤姆孙站在能量守恒的一边,遭到法拉第等一系列人的反对,最终两人在1853年,两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确表述。(一开始汤姆孙也是反对焦耳的,后来他做实验得到了一样的结论,亲自负荆请罪后来两人一起探讨这个问题)能量守恒定律的表述:

在孤立系统中,能量从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在转换和传递的过程中,各种形式、各个物体的能量的总和保持不变。整个自然界也可看成一个孤立系统,而表述为自然界中能量可不断转换和传递,但总量保持不变。

质能守恒定律

看到这里肯定会有人提出质能守恒定律来反驳我,其实质能守恒定律可以认为是对能量守恒定律的

完善与扩展,本质是不变的!


在相对论提出之前,人们普遍将质量与能量区分开,但在1905年爱因斯坦的第一篇相对论论文发表后三个月,他又专门写了一篇不到两千字的论文来讨论惯性质量与能量的关系!他认为:物体的惯性质量就是物体的能量的度量。

爱因斯坦的质能守恒定律反映了物质的两个基本属性——质量和能量之间存在着的普遍关系和不可分割的联系:物体的质量与能量有固定的比例关系,它们是相互联系、相互制约的物质属性,不是绝对对立和分离的;质量和能量同属物质的属性,它们互以对方的存在为自己存在的前提,世界上没有脱离质量的能量,也没有脱离能量的质量;有质量就有能量,有能量就有质量,不能把能量和质量分割开来。

总之,能量守恒定律与质能守恒定律的本质是相同的,只是但表达对象不同。不能认为质能守恒推翻能量守恒!

广义相对论为什么允许能量不守恒?

说到这可能就要说些鬼画符一般的公式了!看过《时间简史》的读者不知道记不记得这样一句话:“

宇宙的总能量其实是0,宇宙的物质都是向真空透支的能量”。


其实因为宇宙的时空没有时间平移对称性,一直在膨胀,所以由广义相对论和量子场论描述的宇宙中总物质能量是不守恒的!

广义相对论中有一个能量动量守恒方程:



将这个式子对空间积分:

这个式子确实复杂,大家也不需要理解,就记着这个式子可以允许物质的总能量不守恒!


其实这也从现有的宇宙大爆炸看出,宇宙爆炸的物质与能量来源以现有理论就是不守恒的!

所以真的如果有人可以将能量守恒定理在进行拓展,探索出本质!那么其成就我自己就无法评价了.......



科学认识论

假如能量不守恒,可能是形式上的不守恒。时空拓扑应当是守恒的。它与能量守恒只差质量量纲。目前看,守恒量应当是时空拓扑不变性质。而守恒量都是由某个零阶张量标志的。也就是说,互为协、逆变张量的缩并才能导致零阶张量。协变张量是右手坐标系的变换表,逆变张量是左手坐标系的变换表。

如果光子表征为某个二阶混合型张量,然后让两个偏振性完全相反的光子流(激光),对撞!这其实就是两张量进行缩并运算。这结果应当是一个零阶张量的能量形态。

所以,说能量守恒是在两种张量形态能量下的联合守恒。宇宙间可能存在另一种能量----零阶张量形态的能量。

此乃个人见解。对错都不要抄袭!


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